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MÉTODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR EL CONTENIDO DE HUMEDAD DE
UN SUELO
MTC E108-1999
NTP 339.127
1.
OBJETO
La presente Norma establece el método de ensayo para determinar el contenido de
humedad de un suelo.
Nota 1. El método de ensayo ASTM D2974 provee un procedimiento alternativo para determinar el
contenido de humedad en materiales compuestos de turba.
2.
REFERENCIAS NORMATIVAS
Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en este texto,
constituyen requisitos de esta Norma Técnica Peruana. Las ediciones indicadas
estaban en vigencia en el momento de esta publicación. Como toda norma está sujeta
a revisión, se recomienda a aquellos que realicen acuerdos en base a ellas, que
analicen la conveniencia de usar las ediciones recientes de las normas citadas
seguidamente. El Organismo Peruano de Normalización posee la información de las
Normas Técnicas Peruanas en vigencia en todo momento.
2.1 Normas Técnicas Peruanas
•
PNTP 339.089
SUELOS. Obtención en laboratorio de muestras representativas
(cuarteo).
2.2 Normas Técnicas Nacionales
•
ASTM D653–90 SUELOS. Símbolos, unidades, terminología y definiciones.
3.
DEFINICIONES
3.1 La humedad o contenido de humedad de un suelo es la relación, expresada como
porcentaje, del peso de agua en una masa dada de suelo, al peso de las partículas
sólidas.
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4.
PRINCIPIO DEL MÉTODO
4.1 Se determina el peso de agua eliminada, secando el suelo húmedo hasta un peso
constante en un horno controlado a 110 °C más menos 5 °C*. El peso del suelo que
permanece del secado en horno es usado como el peso de las partículas sólidas. La
pérdida de peso debido al secado es considerado como el peso del agua.
Nota.- *El secado en horno siguiendo este método (a 110 °C) no da resultados confiables cuando el suelo
contiene yeso u otros minerales que contienen gran cantidad de agua de hidratación o cuando el suelo
contiene cantidades significativas de material orgánico. Se pueden obtener valores confiables del
contenido de humedad para estos suelos, secándolos en un horno a una temperatura de 60 °C o en un
desecador a temperatura ambiente.
5.
APARATOS
5.1 Horno de secado.- Horno de secado termostáticamente controlado, de preferencia
uno del tipo tiro forzado, capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5 °C.
5.2 Balanzas.- De capacidad conveniente y con las siguientes aproximaciones: de
0.01 g para muestras de menos de 200 g de 0. 1 g para muestras de más de 200 g
5.3 Recipientes.- Recipientes apropiados fabricados de material resistente a la
corrosión, y al cambio de peso cuando es sometido a enfriamiento o calentamiento
continuo, exposición a materiales de pH variable, y a limpieza.
Nota 2. Los recipientes y sus tapas deben ser herméticos a fin de evitar pérdida de humedad de las
muestras antes de la pesada inicial y para prevenir la absorción de humedad de la atmósfera después del
secado y antes de la pesada final. Se usa un recipiente para cada determinación.
5.4 Desecador (opcional) Un desecador de tamaño apropiado que contenga silica gel
o fosfato de calcio anhidro. Es preferible usar un desecante cuyos cambios de color
indiquen la necesidad de su restitución. (Ver Sección 9.5)
Nota 3.
El sulfato de calcio anhidro se vende bajo el nombre comercial de Drierite.
5.5 Utensilios para manipulación de recipientes.- Se requiere el uso de guantes,
tenazas o un sujetador apropiado para mover y manipular los recipientes calientes
después que se hayan secado.
5.6 Otros utensilios.- Se requiere el empleo de cuchillos, espátulas. cucharas, lona
para cuarteo, divisores de muestras, etc.
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6.
MUESTRAS
6.1 Las muestras serán preservadas y transportadas de acuerdo a la Norma ASTM
4220, Grupos de suelos B, C 6 D. Las muestras que se almacenen antes de ser
ensayadas se mantendrán en contenedores herméticos no corroíbles a una
temperatura entre aproximadamente 3 °C y 30 °C y en un área que prevenga el
contacto directo con la luz solar. Las muestras alteradas se almacenarán en
recipientes de tal manera que se prevenga ó minimice la condensación de humedad
en el interior del contenedor.
6.2 La determinación del contenido de humedad se realizará tan pronto como sea
posible después del muestreo, especialmente si se utilizan contenedores corroíbles
(tales como tubos de acero de pared delgada, latas de pintura, etc.) ó bolsas plásticas.
7.
ESPECIMEN DE ENSAYO
7.1 Para los contenidos de humedad que se determinen en conjunción con algún otro
método ASTM, se empleará la cantidad mínima de espécimen especificada en dicho
método si alguna fuera proporcionada.
7.2 La cantidad mínima de espécimen de material húmedo seleccionado como
representativo de la muestra total, si no se toma la muestra total, será de acuerdo a lo
siguiente:
Máximo
tamaño de
partícula
(pasa el
100%)
2 mm. o
menos
4.75 mm.
9.5 mm.
19.0 mm.
37.5 mm.
75.0 mm.
Tamaño de malla
estándar
ITINTEC 2.00 mm.
(N° 10)
ITINTEC 4.75 mm.
(N° 4)
ITINTEC 9.51 mm.
(3/8”)
ITINTEC 19.0 mm.
(¾”)
ITINTEC 38.1 mm.
(½”)
ITINTEC 76.1 mm.
(3”)
Masa mínima
recomendada de
espécimen de ensayo
húmedo para contenidos
de humedad reportados a
Masa mínima
recomendada de
espécimen de ensayo
húmedo para contenidos
de humedad reportados a
± 0.1%
± 1%
20 g
20 g*
100 g
20 g*
500 g
50 g
2.5 kg
250 g
10 kg
1 kg
50 kg
5 kg
Nota.- * Se usará no menos de 20 g para que sea representativa.
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7.2.1
Si se usa toda la muestra ésta no tiene que cumplir los requisitos mínimos
dados en la tabla anterior. En el reporte se indicará que se usó la muestra completa.
7.3 El uso de un espécimen de ensayo menor que el mínimo indicado en 8.2 requiere
discreción, aunque pudiera ser adecuado para los propósitos del ensayo. En el reporte
de resultados deberá anotarse algún espécimen usado que no haya cumplido con
estos requisitos.
7.4 Cuando se trabaje con una muestra pequeña (menos de 200 g) que contenga
partículas de grava relativamente grandes, no es apropiado incluirlas en la muestra de
ensayo. Sin embargo en el reporte de resultados se mencionará y anotará el material
descartado.
7.5 Para aquellas muestras que consistan íntegramente de roca intacta, el espécimen
mínimo tendrá un peso de 500 g. Porciones de muestra representativas pueden
partirse en partículas más pequeñas, dependiendo del tamaño de la muestra, del
contenedor y la balanza utilizada y para facilitar el secado a peso constante.
8.
SELECCIÓN DEL ESPECMEN DE ENSAYO
8.1 Cuando el espécimen de ensayo es una porción de una mayor cantidad de
material, el espécimen seleccionado será representativo de la condición de humedad
de la cantidad total de material. La forma en que se seleccione el espécimen de
ensayo depende del propósito y aplicación del ensayo, del tipo de material que se
ensaya, la condición de humedad, y el tipo de muestra (de otro ensayo, en bolsa, en
bloque, y las demás).
8.2 Para muestras alteradas tales como las desbastadas, en bolsa, y otras, el
espécimen de ensayo se obtiene por uno de los siguientes métodos (listados en orden
de preferencia):
8.2.1
Si el material puede ser manipulado sin pérdida significativa de humedad, el
material debe mezclarse y luego reducirse al tamaño requerido por cuarteo o por
división.
8.2.2
Si el material no puede ser mezclado y/o dividido, deberá formarse una pila
de material, mezclándolo tanto como sea posible. Tomar por lo menos cinco porciones
de material en ubicaciones aleatorias usando un tubo de muestreo, lampa, cuchara,
frotacho, ó alguna herramienta similar apropiada para el tamaño de partícula máxima
presente en el material. Todas las porciones ser combinarán para formar el espécimen
de ensayo.
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8.2.3
Si no es posible apilar el material, se tomarán tantas porciones como sea
posible en ubicaciones aleatorias que representarán mejor la condición de humedad.
Todas las porciones se combinarán para formar el espécimen de ensayo.
8.3 En muestras intactas tales como bloques, tubos, muestreadores divididos y otros,
el espécimen de ensayo se obtendrá por uno de los siguientes métodos dependiendo
del propósito y potencial uso de la muestra.
8.3.1
Se desbastará cuidadosamente por lo menos 3 mm de material de la
superficie exterior de la muestra para ver si el material está estratificado y para
remover el material que esté más seco o más húmedo que la porción principal de la
muestra. Luego se desbastará por lo menos 5 mm, o un espesor igual al tamaño
máximo de partícula presente, de toda la superficie expuesta o del intervalo que esté
siendo ensayado.
8.3.2
Se cortará la muestra por la mitad. Si el material está estratificado se
procederá de acuerdo a lo indicado en 8.3.3. Luego se desbastará cuidadosamente
por lo menos 5 mm, o un espesor igual del tamaño máximo de partícula presente, de
la superficie expuesta de una mitad o el intervalo ensayado. Deberá evitarse el
material de los bordes que pueda encontrarse más húmedo o más seco que la porción
principal de la muestra.
Nota 4. El cambio de humedad en suelos sin cohesión puede requerir que se muestree la sección
completa.
8.3.3
Si el material está estratificado (o se encuentra más de un tipo de material),
se seleccionará un espécimen promedio, o especímenes individuales, o ambos. Los
especímenes deben ser identificados apropiadamente en formatos, en cuanto a su
ubicación, o lo que ellos representen.
9.
PROCEDIMIENTO
9.1 Determinar y registrar la masa de un contenedor limpio y seco (y su tapa si es
usada).
9.2 Seleccionar especímenes de ensayo representativos de acuerdo a la Sección 8.
9.3 Colocar el espécimen de ensayo húmedo en el contenedor y, si se usa, colocar la
tapa asegurada en su posición. Determinar el peso del contenedor y material húmedo
usando una balanza (véase 5.2) seleccionada de acuerdo al peso del espécimen.
Registrar este valor.
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Nota 5. Para prevenir la mezcla de especímenes y la obtención de resultados incorrectos, todos los
contenedores, y tapas si se usan, deberían ser enumerados y deberían registrarse los números de los
contenedores en los formatos de laboratorio. Los números de las tapas deberían ser consistentes con los
de los contenedores para evitar confusiones.
Nota 6. Para acelerar el secado en horno de grandes especímenes de ensayo, ellos deberían ser
colocados en contenedores que tengan una gran área superficial (tales como ollas) y el material debería
ser fragmentado en agregados más pequeños.
9.4 Remover la tapa (si se usó) y colocar el contenedor con material húmedo en el
horno. Secar el material hasta alcanzar una masa constante. Mantener el secado en el
horno a 110 ± 5 °C a menos que se especifique otra temperatura. El tiempo requerido
para obtener peso constante variará dependiendo del tipo de material, tamaño de
espécimen, tipo de horno y capacidad, y otros factores. La influencia de estos factores
generalmente puede ser establecida por un buen juicio, y experiencia con los
materiales que sean ensayados y los aparatos que sean empleados.
Nota 7. En la mayoría de los casos, el secado de un espécimen de ensayo durante toda la noche (de
12 a 16 horas) es suficiente. En los casos en los que hay duda sobre lo adecuado de un método de
secado, deberá continuarse con el secado hasta que el cambio de peso después de dos períodos
sucesivos (mayores de 1 hora) de secado sea insignificante (menos del 0.1 %). Los especímenes de
arena pueden ser secados a peso constante en un período de 4 horas, cuando se use un horno de tiro
forzado.
Nota 8. Desde que algunos materiales secos pueden absorber humedad de especímenes húmedos,
deberán retirarse los especímenes secos antes de colocar especímenes húmedos en el mismo horno. Sin
embargo, esto no sería aplicable si los especímenes secados previamente permanecieran en el horno por
un período de tiempo adicional de 16 horas.
9.5 Luego que el material se haya secado a peso constante, se removerá el
contenedor del horno (y se le colocará la tapa si se usó). Se permitirá el enfriamiento
del material y del contenedor a temperatura ambiente o hasta que el contenedor pueda
ser manipulado cómodamente con las manos y la operación del balance no se afecte
por corrientes de convección y/o esté siendo calentado. Determinar el peso del
contenedor y el material secado al homo usando la misma balanza usada en 9.3.
Registrar este valor. Las tapas de los contenedores se usarán si se presume que el
espécimen está absorbiendo humedad del aire antes de la determinación de su peso
seco.
Nota 9. Colocar las muestras en un desecador es más aceptable en lugar de usar las tapas herméticas
ya que reduce considerablemente la absorción de la humedad de la atmósfera durante el enfriamiento
especialmente en los contenedores sin tapa.
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10. CALCULOS
10.1
Cálculos
Se calcula el contenido de humedad de la muestra, mediante la siguiente fórmula:
w=
Peso de agua
x 100
Peso de suelo sec al horno
w=
Mcws - Mcs
Mw
x 100 =
x 100
Mcs - Mc
Ms
en donde:
w =
Mcws=
Mcs =
Mc =
Mw =
Ms =
es el contenido de humedad, en porcentaje
es el peso del contenedor más el suelo húmedo, en gramos
es el peso del contenedor más el suelo secado en homo, en gramos:
es el peso del contenedor, en gramos
es el peso del agua, en gramos
es el peso de las partículas sólidas, en gramos
11. REPORTE
11.1
El reporte deberá incluir lo siguiente:
11.1.1 La identificación de la muestra (material) ensayada, tal como el número de la
perforación, número de muestra, número de ensayo, número de contenedor, etc.
11.1.2 El contenido de agua del espécimen con aproximación al 1% 6 al 0.1%, como
sea apropiado dependiendo de la mínima, muestra usada. Si se usa este método
conjuntamente con algún otro método, el contenido de agua del espécimen deberá
reportarse al valor requerido por el método de ensayo para el cual se determinó el
contenido de humedad.
11.1.3
7.2.
Indicar si el espécimen de ensayo tenía una peso menor que el indicado en
11.1.4 Indicar si el espécimen de ensayo contenía más de un tipo de material
(estratificado, etc.).
11.1.5 Indicar el método de secado si es diferente del secado en horno a 110 °C mas
menos 5 °C.
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11.1.6
Indicar sí se excluyó algún material del espécimen de ensayo.
12. PRECISION Y EXACTITUD
12.1
Exactitud.- No existe valor de referencia aceptado para este método de
ensayo; por consiguiente, no puede determinarse la exactitud.
12.2
Precisión:
12.2.1 Precisión de un Operador- Simple.- El coeficiente de variación de un operador
simple se encontró en 2.7%. Por consiguiente, los resultados de dos ensayos
conducidos apropiadamente por el mismo operador con el mismo equipo, no deberían
ser considerados con sospecha si difieren en menos del 7.8 % de su media.
12.2.2 Precisión Multilaboratorio.- El coeficiente de variación multilaboratorio se
encontró en 5.0%. Por consiguiente, los resultados de dos ensayos conducidos por
diferentes operadores usando equipos diferentes no deberían ser considerados con
sospecha a menos que difieran en más del 14.0 por ciento de su media.
13. ANTECEDENTES
•
ASTM D2216-92 Standard Test Method of Laboratory Determination of Water
(Moisture) Content of Soil and Rock.
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